CN104278907B - 车辆的对象检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆的对象检测设备，尤其是用于监测车辆后方环境的对象检测设备(16)。该对象检测设备包括用于产生雷达信号的雷达传感器(18)，雷达信号包含关于在车辆与车辆后方环境中的车辆使用者(50)或其他对象之间的间距的信息。雷达传感器被设立成装配在指向车辆后方环境的车辆构件(7、8、9、12、14)上。对象检测设备还包括控制和评估单元(20)，其被设立成用于借助雷达信号来测定车辆使用者的运动模式，将该运动模式与预定的参考模式进行比较并当该运动模式与参考模式一致时，操控配属于车辆的尾盖(2)的伺服马达(3)，用于在打开位置(5)与关闭位置(4)之间调节尾盖。本发明还涉及一种具有这种对象检测设备的车辆。

Description

车辆的对象检测设备
技术领域
本发明涉及一种车辆的对象检测设备，其被设立并设置用于监测车辆的后方环境。此外，本发明还涉及一种具有这种对象检测设备的车辆。
背景技术
为了提高操作舒适度，现代车辆有时具有可自动调节的后备箱门(即后备箱盖或尾盖)。这些后备箱门通常绕铰链枢转。在正常情况下，后备箱门的打开通过操纵车辆本身上(例如集成到门把手中)的或者钥匙远程操作装置上的开关来触发。
在此不利的是，对于要通过打开后备箱来装货的车辆使用者来说，两个手(例如由于搬运物品)经常被束缚住，从而车辆使用者不能毫不费力地操纵开关以及钥匙远程操作装置。
为了弥补该缺点，例如由DE 10 2011 008 275 A1公知了借助电容传感器来探测在后保险杠下方的踢脚运动。检测到的踢脚运动在此解释为尾盖打开指令。因此，自动的尾盖打开可以通过在后保险杠下方的踢脚来触发。但这种电容传感器的作用范围是受到限制的。因此，想借助踢脚来打开尾盖的车辆使用者大多必须与车辆保持明显小于一米的间距。因此，车辆使用者尤其经常站在打开的后备箱门的调节路径上并且必须躲开后备箱门，这尤其在提着重物的情况下或者在身体受限的情况下会感到很累。
发明内容
本发明的任务是就此改进对车辆的操作。
该任务根据本发明通过如下这种车辆的用于监测车辆的后方环境的对象检测设备来解决，该对象检测设备具有：用于产生雷达信号的雷达传感器，该雷达信号包含关于在车辆与车辆的后方环境中的车辆使用者或其他对象之间的间距的信息，其中，雷达传感器被设立成装配在指向车辆的后方环境的车辆构件上；和控制和评估单元，该控制和评估单元被设立成用于借助雷达信号来测定车辆使用者的运动模式，将运动模式与预定的参考模式进行比较并当运动模式与参考模式一致时，操控配属于车辆的后备箱门的伺服马达，用于在打开位置与关闭位置之间调节后备箱门，其中，车辆构件是在车辆上布置在后挡风玻璃上方的顶部导流棱边，其中，雷达传感器包括指向车辆的上侧的雷达天线。
此外，该任务根据本发明通过具有后备箱门以及对象检测设备的车辆来解决。
本发明的有利且部分本身就具备创造性的实施方式和改进方案在接下来的描述中给出。
根据本发明的对象检测设备被设立并设置用于监测车辆的后方环境。为此，对象检测设备包括用于产生雷达信号的雷达传感器，该雷达信号包含关于在车辆与车辆的后方环境中的车辆使用者或其他对象之间的间距的信息。雷达传感器在此被设立成装配在指向车辆的后方环境的车辆构件上。因此，雷达传感器在车辆的按规定的最终装配状态中安装在这种指向后方的车辆构件上，尤其是集成到这种车辆构件中。
此外，对象检测设备还包括控制和评估单元，该控制和评估单元在电路技术或程序技术上设立成用于借助雷达信号测定车辆使用者的运动模式。在此，有意靠近车辆以打开或关闭车辆的后备箱门(后备箱盖(尾盖))的人通常被称为车辆使用者。此外，控制和评估单元被设立成用于将运动模式与预定的参考模式进行比较，并且当运动模式与参考模式一致时，操控配属于后备箱门的伺服马达，用于在打开位置与关闭位置之间调节后备箱门。因此，控制和评估单元被设立成用于识别通过车辆使用者的特定的运动被信号化的用于后备箱门的打开或关闭指令(通常是“调节指令”)，并且进行对后备箱门的相应调节。
因为人的运动通常不能够精确地再现，并且因此在通过一个或多个车辆使用者的重复实施中总是在一定的范围内有所不同，所以在此并不期望检测到的运动模式与储存的参考模式精确一致。相应地，控制单元以如下方式进行粗略的检查，即，是否得出了检测到的运动模式与储存的参考模式的足够的一致性(即足够相似)。为了判断是否得出了(足够的)一致性，控制单元在此使用预定的标准(例如预定的容差极限)。
优选地，控制和评估单元在此被设立成用于从雷达信号中在应用模式识别法的情况下推断出车辆使用者的运动模式并产生具有该运动模式的特性的测试信号。此外，控制和评估单元在此优选被设立成用于紧接着将测试信号与具有参考模式的特性的参考信号进行比较，该参考信号适宜地储存在对象检测设备的存储器模块中。
在本发明的范围内，控制和评估单元可以构造为不可编程的电路，并且在此例如集成到伺服马达的控制装置中。但在本发明的范围内，控制单元也可以由微控制器形成，在该微控制器内，用于评估雷达信号的功能性以软件模块的形式执行。
与通常使用的电容传感器相比，雷达传感器有利地具有数米的大作用范围。因此，为了发出调节指令，车辆使用者也可以位于相对于后备箱门的比较大的间距(例如2米)中。尤其是当人负重，也就是说提着一个或多个重物时，这是有利的。在该情况下，人可以在后备箱门的枢转区域之外进行对后备箱门的调节，而不必紧接着又从调节路径出来，以便躲开后背箱门。术语“调节路径”和针对后备箱门的更精确的术语“枢转区域”在此表示后备箱门在其调节期间扫过的空间体积。
在本发明的范围内，用于使调节指令信号化的运动模式由于使用了雷达传感器可以从多种不同的身体运动中选出。因此，该运动模式在本发明的范围中尤其可以是脚运动(尤其是“踢脚”)、弯腰、整个头的运动(例如点头或摇头)或者头的一部分的运动(例如面部表情的改变)。在此，由于使用了雷达传感器有利地也可以检测到很小的运动，例如眨眼运动或者眼睛视线的改变。因此，在负重的车辆使用者以两个脚稳定地站在地面上期间，他可以用特别简单的方式并且以极小的体力执行为了使调节指令信号化所需的运动模式。
在适宜的实施方案中，车辆构件是(后)照明模块，在该车辆构件中，雷达传感器在车辆的按规定的最终装配状态中安装在该车辆构件上。在本发明的范围中，照明模块在此可以是侧向布置在车辆上的照明模块，尾灯、刹车灯、闪光灯等集成在这些照明模块中，或者是通常布置在后挡风玻璃上方或下方的第三刹车灯。照明模块在此通常以如下方式布置在车辆尾部上，即，通过相应的照明模块几乎能看到整个后方环境(并且因此可以借助雷达传感器进行检测)。由于在照明模块中暴露出的位置，雷达传感器的测量区域有利地没有或者仅可忽略地被车辆的金属车身构件遮住。
在另一实施方案中，车辆构件是后保险杠，其优选由塑料制成，并且因此对于雷达辐射来说特别是可透射的。在另一实施方案中，车辆构件是顶部导流棱边(Dachabrisskante)，其布置在车辆上的后挡风玻璃上方。这种顶部导流棱边通常设置用于将在行驶时沿车辆顶部流动的空气有针对性地导引经过车辆尾部。顶部导流棱边在此通常以小扰流器的形式从车辆凸出，从而使由安装在顶部导流棱边中的雷达传感器测定的雷达辐射几乎不被车辆构件遮住。
此外，在本发明的范围内也可想到的是，雷达传感器在按规定的最终装配状态中布置在装在车辆尾部处的号码牌槽中。此外，在本发明的范围内也可想到的是，雷达传感器具有多个雷达天线，它们分别用于发送和接收雷达辐射。在本发明的范围内，多个雷达天线中的每一个可以分别布置在多个不同的车辆构件中的一个上。但一个或多个雷达天线也可以分散(即分布)在多个车辆构件上。通过使用多个尤其是不同取向的雷达天线，可以借助雷达传感器检测到来自不同方向的雷达回波(即被反射的雷达辐射)，并且因此可以监测后方环境的特别大的区域。
在优选的实施方案中，雷达传感器实施为超宽频带雷达传感器(也被称为UWB雷达传感器)。UWB雷达在此具有如下优点，即，测定特别短的辐射脉冲，这些辐射脉冲在特别低的脉冲功率的情况下具有特别大的频带宽度。UWB雷达在此特别适用于以特别高的空间分辨率来检测物体和运动。也就是说，可以特别精确地检测到比较小的运动，例如眨眼或眼睛运动。由于很低的脉冲功率，UWB雷达传感器的能量接收特别小。此外，UWB雷达传感器具有对于车辆上的应用来说适宜的数米的检测作用范围。
在适宜的实施方案中，控制和评估单元被设立成用于借助雷达信号来识别检测到的对象是人或动物还是物体(其中，对此也包括植物)。由此，在识别运动模式时实现了特别高的防错安全性。此外，一方面人(或动物)障碍物与另一方面物体之间的可区分性借助雷达信号也可以在驾驶员辅助系统(例如倒车辅助)的范畴内有利地使用。该区分例如在洗车线中是特别适宜的，尤其是因为驾驶员辅助系统在该情况下可以区分不可避免地非常靠近车辆布置的洗车刷与可能在车辆死角中的人或动物。在车库或其他很窄的空间中移车的情况下，通过驾驶员辅助系统来区分人或动物与物体也是有利的。相应地，对象检测设备优选也在这种驾驶员辅助系统的范畴内使用。
为了区分人或动物与物体，控制和评估单元例如在应用模式识别法或频率分析法的情况下检查雷达信号是否包含具有心跳特性的运动模式。在本发明的范围内备选地也可以借助UWB雷达传感器来测定检测到的物体的材料的电容率(介电常数)，并且因此在人/动物组织与无生命的材料之间进行区分。
在另一适宜的实施方案中，控制和评估单元被设立成用于无钥匙进入功能(有时也被称为“无钥匙进入”或“无钥匙启动”)。在这种功能下，当探测到存在配属于车辆的电子车钥匙(遥控钥匙)时，车门自动解锁。控制和评估单元以如下方式同时使用无钥匙进入功能，即，在伴有检测和/或评估运动模式的前后时间范围内(即，在检测运动模式之前、期间和/或之后)，检查配属于电子车钥匙的钥匙信号的存在。在此，在本发明的范围内可想到的是，将关于钥匙信号的存在或不存在的信息从外部控制器输送给控制和评估单元。在本发明的范围内备选地，无钥匙进入功能以及进而用于探测钥匙信号的功能也可以直接集成在控制和评估单元中。控制和评估单元为此可选地具有用于探测钥匙信号的接收模块。
在此，在本发明的范围内可想到的是，控制和评估单元首先以用于后方环境中的对象与车辆之间的纯粹的间距测量的间距测量模式(类似于多普勒雷达)操控雷达传感器。如果控制和评估单元借助间距的改变检测到对象的靠近并且额外地存在钥匙信号，那么控制和评估单元切换至图像形成模式，在该图像形成模式中，控制和评估单元借助雷达信号测定运动模式。
在另一有利的实施方案中，控制和评估单元被设立成额外用于在调节后备箱门期间，借助雷达信号推断出在后备箱门前面的枢转区域中存在或不存在障碍物，并且在识别出障碍物时使对后备箱门的调节停止或逆动，即使运动方向反转。因此，根据本发明的对象检测设备在该设计方案中额外地用作碰撞保护装置，以便在打开或关闭后备箱门时防止后备箱门与障碍物的碰撞，尤其是防止身体部分或物体夹在后备箱门与后备箱开口的边缘之间。
在有利的实施方案中，雷达传感器包括额外的雷达天线，其朝向车辆的上侧取向。该额外的雷达天线尤其在碰撞保护的范畴内是适宜的，这是因为借助该向上取向的雷达天线可以检测到后备箱门与布置在车辆上方的障碍物，例如停车楼或车库的天花板的间距。因此，在后备箱门撞在该障碍物上之前，可以通过控制和评估单元停止后备箱门的打开。
在另一适宜的实施方案中，控制和评估单元被设立成额外用于在车辆倒车行驶的情况下，借助雷达信号检测布置在车辆的后方环境中的障碍物，并且必要时依赖于车辆与障碍物之间的间距输出警告信号。因此，根据本发明的对象检测设备在该实施方案中也作为倒车辅助装置使用。
因此，根据本发明的对象检测设备可以用有利且简单的方式，在节省额外的用于不同功能(即用于识别运动模式)的传感装置的情况下以及额外地在驾驶员辅助系统的范畴内，作为倒车辅助装置和/或碰撞保护装置使用。
尤其是在对象检测设备作为倒车辅助装置使用时，雷达传感器可选地具有(另外的)雷达天线，其指向在后方围绕车辆的地面的方向。因此，除了布置在车辆后面的障碍物(例如车辆)之外，借助雷达传感器也可以检测到通常明显布置得更低的马路牙子。这尤其解决了如下问题，即，马路牙子的高度经常设定成使该马路牙子虽然借助常规的停车传感器并没有被检测为障碍物，但是却够与车辆的后挡板接触。
根据本发明的车辆、尤其是乘用车包括之前描述类型的对象检测设备和后备箱门。
附图说明
接下来借助附图详细阐述本发明的实施例。其中：
图1以示意性的后视图示出具有对象检测设备的车辆尾部；
图2以侧视图示出根据图1的尾部以及实施特定的运动以使调节指令信号化的车辆使用者；
图3以根据图2的视图示出具有打开的尾盖的车辆尾部；
图4和图5以根据图2的视图分别示出对象检测设备的另一实施例；以及
图6以根据图1的视图示出对象检测设备的另一实施例。
彼此相应的部件在所有附图中始终设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1至图3示出车辆、尤其是乘用车的尾部1。尾盖2布置在尾部1上，该尾盖可以借助伺服马达3在关闭位置4与(图3示出的)打开位置5之间可逆地进行调节。尾盖2具有借助后挡风玻璃6来封闭的后窗。(“第三”)刹车灯7布置在后挡风玻璃6上方。还有顶部导流棱边8布置在后挡风玻璃6上方，该顶部导流棱边以很小的扰流器的形式构造。此外，在尾盖2中还成形有号码牌槽9。
在尾盖2的两侧，后照明模块12分别安装在车辆的尾部1上。相应的尾灯、刹车灯、行驶方向指示灯(闪光灯)等集成到后照明模块12中。此外，在尾部1的下棱边处安装有后保险杠14。车辆此外还包括对象检测设备16，其具有雷达传感器18以及控制和评估单元(缩写：控制单元20)。控制单元20在此借助信号线路22与雷达传感器18联接。
像在图4至图6中详细示出的那样，雷达传感器18包括三个彼此分开的雷达天线，它们以相对于行驶方向10不同的角度取向。因此，每个单个的雷达天线以不同的空间角度或从不同的空间角度(即，从雷达天线在朝向车辆周围的方向上打开的近似锥形的体积)发送和接收雷达辐射。被称为上部天线30的雷达天线在此以如下空间角度辐射，该空间角度与行驶方向10近似垂直地朝向车辆的上侧取向并且被称为上部测量区域32。被称为中部天线的34的雷达天线以在被称为中部测量区域36的空间角度辐射。第三雷达天线被称为下部天线38，并且以被称为下部测量区域40的空间角度辐射。测量区域32、36、40在此在车辆高度方向上扇形展开，从而测量区域32、36、40相互邻接(参见图4和图5)。
在图2中示出，对象检测设备16的控制单元20被设立成用于借助雷达传感器18来检测人(接下来被称为车辆使用者50)对尾部1的靠近。为此，控制单元20利用中部天线34。此外，控制单元20还被设立成用于从由雷达传感器18输出的雷达信号中检测出车辆使用者50的通过箭头52示出的运动，并且在此在使用模式识别法的情况下测定运动模式。控制单元20紧接着将测定的运动模式与例如储存在控制单元20的存储器单元中的参考模式进行比较。参考模式例如以如下方式设置，即，车辆使用者50的头54的点头运动具有该参考模式的特性。
也就是说针对如下情况，即，当由雷达传感器18检测到车辆使用者50的点头运动作为运动模式时，由车辆使用者50实施的运动模式与参考模式一致，那么控制单元20将检测到的运动模式解释为针对尾盖2的门打开指令，并且通过控制线路56操控伺服马达3，从而该伺服马达将尾盖2运动至打开位置5。
在将尾盖2调节至打开位置5之前和期间，控制单元20在碰撞保护模式中检查在上部测量区域32或中部测量区域36中是否有障碍物。测量区域32在此用于测定停车楼或车库的净高(即天花板的高度)。而中部测量区域36用于检查是否有车辆使用者50或其他障碍物位于尾盖2的枢转区域之内。如果净高不足以完全打开尾盖2，或者有其他障碍物位于枢转区域之内，那么控制单元20停止伺服马达3并进而停止打开尾盖2。
像在图3中看到的那样，控制单元20在尾盖2打开时借助下部天线38的下部测量区域40监测后方环境。在此，控制单元20被设立成用于一方面再次识别车辆使用者50的运动模式，并且接着将尾盖2调节至关闭位置4。另一方面，控制单元20在尾盖2关闭时借助下部天线38检查是否有障碍物位于尾盖2与关闭棱边58之间的枢转区域内，尾盖2在关闭位置4中抵靠在该关闭棱边上。必要时，控制单元20使伺服马达3停止或逆动。因此，控制单元20在尾盖2关闭时作为防夹保护装置工作。
在图4中示出对象检测设备16的备选实施例。雷达传感器18在此装入两个后照明模块12中的一个内。上部天线30在此同样用于测定净高。但与之前的实施例不同，下部天线38以如下方式布置，即，借助其下部测量区域40可以检查紧跟在后保险杠14之前的区域是否存在障碍物，例如高的马路牙子。下部天线38在此也在停车辅助范畴内使用，以便精确地测定后保险杠14与障碍物的间距。
在图5中示出对象检测设备16的另一实施例。雷达传感器18在此连同其雷达天线30、34和38一起集成到后保险杠14中。各雷达天线30、34和38的取向和功能在此相应于根据图4的实施例。
像从图5中还可以识别出的那样，测量区域32、36和40也可以重叠地布置。
对象检测设备16的另一备选示例在图6中示出。雷达传感器18在此连同其三个雷达天线30、34和38一起装到号码牌槽9中。
本发明的主题可以在之前描述的实施例中特别清楚地识别出。但尽管如此本发明并不局限于这些实施例。具体而言，本发明的其他实施方式可以由专业人员从之前的描述中推导出。本发明和其设计方案的借助不同的实施例描述的各单个特征也可以用其他方式相互组合，而不会偏离本发明。
附图标记列表
1 尾部
2 尾盖
3 伺服马达
4 关闭位置
5 打开位置
6 后挡风玻璃
7 刹车灯
8 顶部导流棱边
9 号码牌槽
10 行驶方向
12 后照明模块
14 后保险杠
16 对象检测设备
18 雷达传感器
20 控制单元
22 信号线路
30 上部天线
32 (上部)测量区域
34 中部天线
36 (中部)测量区域
38 下部天线
40 (下部)测量区域
50 车辆使用者
52 箭头
54 头
56 控制线路
58 关闭棱边

Claims (9)

1.一种车辆的用于监测车辆的后方环境的对象检测设备(16)，所述对象检测设备具有：
用于产生雷达信号的雷达传感器(18)，所述雷达信号包含关于在所述车辆与所述车辆的后方环境中的车辆使用者(50)或其他对象之间的间距的信息，其中，所述雷达传感器(18)被设立成装配在指向所述车辆的后方环境的车辆构件上，和
控制和评估单元(20)，所述控制和评估单元被设立成用于借助所述雷达信号来测定所述车辆使用者(50)的运动模式，将所述运动模式与预定的参考模式进行比较并当所述运动模式与所述参考模式一致时，操控配属于所述车辆的后备箱门(2)的伺服马达(3)，用于在打开位置(5)与关闭位置(4)之间调节所述后备箱门(2)，其中，所述车辆构件是在所述车辆上布置在后挡风玻璃(6)上方的顶部导流棱边(8)，其中，所述雷达传感器(18)包括指向所述车辆的上侧的雷达天线。
2.根据权利要求1所述的对象检测设备(16)，其中，所述雷达传感器(18)实施为超宽频带雷达传感器。
3.根据权利要求1所述的对象检测设备(16)，其中，所述控制和评估单元(20)被设立成用于借助所述雷达信号来区分探测到的对象是人或动物还是物体。
4.根据权利要求1所述的对象检测设备(16)，其中，所述控制和评估单元(20)被设立成用于在伴有检测所述运动模式的前后时间范围内检查配属于所述车辆的电子车钥匙的钥匙信号的存在。
5.根据权利要求1所述的对象检测设备(16)，其中，所述控制和评估单元(20)被设立成用于在调节所述后备箱门(2)期间，借助所述雷达信号监测在所述后备箱门的枢转区域中存在或不存在障碍物，并且在所述枢转区域内识别到障碍物时使调节停止或逆动。
6.根据权利要求1所述的对象检测设备(16)，其中，所述控制和评估单元(20)被设立成用于在所述车辆倒车行驶时，借助所述雷达信号检测布置在所述车辆的后方环境中的障碍物。
7.根据权利要求1所述的对象检测设备(16)，其中，所述雷达传感器(18)包括在后方围绕所述车辆的地面的方向上指向的雷达天线。
8.根据权利要求6所述的对象检测设备(16)，其中，所述控制和评估单元(20)被设立成用于依赖于所述车辆与所述障碍物之间的间距输出警告信号。
9.一种具有后备箱门(2)以及根据权利要求1至8中任一项所述的对象检测设备(16)的车辆。
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